【骄子之路】2016届高考物理一轮复习122机械波课件

第二讲机械波回扣教材夯实基础落实考点基础自主温故一、机械波的形成和传播[考点自清]1．机械波的产生条件：(1)振源；(2)．2．机械波的分类：机械波可分为和纵波两种．前者质点振动方向和波的传播方向，后者质点振动方向和波的传播方向在同一直线上．介质横波垂直3．机械波的传播特征(1)介质质点的运动是在各自的平衡位置附近，是变加速运动，介质质点并不随波．(2)机械波传播的是、能量和信息．(3)机械波的频率由波源决定，而传播速度由决定．振动迁移振动形式介质4．波长、频率和波速(1)波长：在波动中，振动相位总是相同的两个质点间的距离，用λ表示．波长由频率和波速共同决定．①横波中，相邻两个(或)之间的距离等于波长．②纵波中，相邻两个(或)之间的距离等于波长．相邻波峰波谷密部疏部(2)频率：波的频率由决定，等于波源的振动频率．在任何介质中频率不变．(3)波速：波的传播速度，波速由决定，与波源无关．(4)波速公式：v＝＝或v＝.波源介质λfλTΔxΔt[基础自测]1．下列关于简谐运动和简谐波的说法，正确的是()A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍解析：波传播过程中每个质点都在前面质点的驱动力作用下做受迫振动，A正确．波速是波在介质中传播的速度，在同种均匀介质中波速是个常量；质点振动速度随质点振动所处位置不断变化，B、C错误．波峰、波谷分别是平衡位置上方、下方最大位移处，而振幅是振动中偏离平衡位置的最大距离．D正确．答案：AD二、波的图象[考点自清]1．坐标轴x轴：各质点的连线．y轴：沿质点振动方向，表示质点的．2．物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自的位移．平衡位置位移平衡位置3．图象形状：简谐波的图象是(或余弦)曲线，如图所示．正弦2．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动．由此可知()A．该波沿x轴正方向传播B．c正向上运动C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置、最远处解析：由于a质点向上运动，波向x轴正方向传播，选项A正确，此时b质点向上运动，c质点向下运动，b比c先回到平衡位置，选项C正确，选项B错误；c向下运动，所以c质点比b质点先到达最大位移处，选项D错误．答案：AC三、波的特有现象[考点自清]1．机械波的反射、折射、衍射、干涉一切波都能发生反射、折射、衍射、干涉．其中衍射、干涉是波特有的性质．(1)衍射：波绕过障碍物继续传播的现象．能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物(或小孔)的尺寸比波长或相差不多．小(2)干涉：产生干涉的必要条件是；两列波的频率．在稳定的干涉区域内，振动加强点始终，振动减弱点始终．波峰和波峰叠加得到振动点，波谷和波谷叠加也得到振动点，波峰和波谷叠加得到振动点．2．多普勒效应：波源运动时，观察者观察到的频率高于或低于波的实际频率的现象．相同加强减弱加强加强减弱相对观察者[基础自测]3．下面哪些应用是利用了多普勒效应()A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D．有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去解析：由于天体相对地球在运动，所以天体发出的光波，在地球上接收到后其频率发生变化，故选项A正确；同理可知B、D选项正确；铁路工人用耳贴在铁轨上判断火车的运动情况，是利用了波在不同介质中传播速度不同的原理，故选项C错误．答案：ABD考点深析拓展延伸详讲精练考点探究讲练1．机械波的特点及各物理量之间的关系(1)介质依存性：机械波离不开介质．(2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式，能量和信息．(3)传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移．一对机械波及图象的理解和应用(4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式．(5)周期、频率同源性：介质中各质点的振动周期均等于振源的周期且在传播中保持不变．(6)起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同．(7)波长、波速和频率的关系：v＝λf、f由波源决定，v由介质决定．2．对波的图象的理解波的图象反映的是波在传播过程中某一时刻各个质点相对于各自的平衡位置的位移情况，从图象可以得到的物理量有：(1)波长λ.(2)振幅A.(3)该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况．(4)如果波的传播方向已知，可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形．(5)如果波的传播速度大小已知，可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率，T＝λv＝15.3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法已知质点振动方向可判断波的传播方向，或已知波的传播方向和某时刻的图象可判断介质质点的振动方向，常用的方法如下：图象方法(1)微平移法：沿波的传播方向将波的图象进行一微小平移，然后由两条波形曲线来判断例如：波沿x轴正方向传播，t时刻波形曲线如图中实线所示．将其沿v的方向移动一微小距离Δx，获得如图中虚线所示的图线可以判定：t时刻质点A振动方向向下，质点B振动方向向上，质点C振动方向向下图象方法(2)“上、下坡”法沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动．即“上坡下、下坡上”例如：图中A点向上振动，B点向下振动，C点向上振动(3)逆向描迹法逆着波的传播方向用铅笔描波形曲线，笔头向上动，质点的振动方向向上，笔头向下动，质点的振动方向就向下(4)同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧．如图所示(2013年新课标全国卷Ⅰ)如图，a，b，c，d是均匀媒介中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m．一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点．下列说法正确的是()例1题型一对简谐波规律的应用A．在t＝6s时刻波恰好传到质点d处B．在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点C．质点b开始振动后，其振动周期为4sD．在4s＜t＜6s的时间间隔内质点c向上运动E．当质点d向下运动时，质点b一定向上运动【思路指导】根据本题条件可求得该简谐振动的周期，波的传播速度，根据v＝λT.可求得该简谐波的波长，从而可对本题的各选项进行判断．【解析】质点a由平衡位置开始竖直向下运动，经3s第一次到达最高点，则有34T＝3，解得T＝4s，则λ＝vT＝8m，在t＝6s时，波传播的距离s＝vt＝12m，即恰好传到d点，选项A正确；波传到c点时t＝62s＝3s，当t＝5s时，c质点在平衡位置且向上运动，故选项B错误；质点b开始振动后，其振动周期与波源的周期相同，故选项C正确；t＝3s质点c在平衡位置向下运动，经过T4到达最低点，即t＝4s时在最低点，从t＝4s到t＝6s时间内质点c向上运动，故选项D正确；sbd＝10m＝54λ.所以d向下运动时，质点b不一定向上运动，选项E错误．【答案】ACD如图所示，沿波的传播方向上有间距均为2m的五个质点，均静止在各自的平衡位置，一列简谐横波振幅为4cm，以2m/s的速度水平向右传播，t＝0时刻到达质点a，质点a开始由平衡位置向下运动，t＝3s时质点a第一次到达最高点，下列说法正确的是()变式训练1A．质点d开始振动后的振动周期为4sB．t＝4s时刻波恰好传到质点eC．t＝5s时刻质点b到达最高点D．在3s＜t＜4s这段时间内质点c速度方向向上E．在前6s内质点b通过的路程为8cm解析：t＝0时刻到达质点a，a质点向下振动，t＝3s时质点a第一次到达最高点，则可知34T＝3s，T＝4s，故选项A正确；根据x＝vt得t＝4s时波传播的距离x＝8m，所以t＝4s波恰好传到质点e，选项B正确；t＝5s的质点b在平衡位置，选项C错误；t＝2s时，质点c在平衡位置向下振动，当t＝3s，质点c到达最低点，所以3s＜t＜4s，质点c的速度方向向上，选项D正确；前6s内质点b通过的路程为20cm，选项E错误．答案：ABD(2013年北京卷)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/s.某时刻波形如图所示，下列说法正确的是()例2题型二对波的图象的理解和应用A．这列波的振幅为4cmB．这列波的周期为1sC．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4m处质点的加速度为0【思路指导】由波的图象可以获得相关信息，已知波的传播方向判断出介质中质点的振动方向，介质中各质点都在做简谐运动，满足做简谐运动的动力学特点．【解析】由波的图象可知该波的波长λ＝8m，振幅A＝2cm，由v＝λT可得T＝λv＝84s＝2s，故选项A、B错误；由于波沿x轴正方向传播，所以此时x＝4m处的质点沿y轴正方向运动，选项C错误；此时x＝4m处的质点处在平衡位置，该质点受到的回复力为零，所以该质点的加速度为0，选项D正确．【答案】D如图所示是一列简谐横波在t＝0时的波形图，若波的传播速度为2m/s，此时质点P向上振动．下列说法正确的是()变式训练2A．质点P的振动周期为0.25sB．经过任意时间，质点Q和P的振动情况总是相同的C．经过Δt＝0.4s，质点P向右移动0.8mD．经过Δt＝0.4s，质点P仍在平衡位置，它通过的路程为0.2m解析：根据波形图可知，波长λ＝0.4m，振幅A＝5cm，已知v＝2m/s，所以T＝λ/v＝0.2s，选项A错误；质点Q和P间的距离刚好是1个波长，所以它们的振动情况总是相同的，选项B正确；在机械波的传播过程中，各质点并不随波迁移，而是在自己的平衡位置附近振动，选项C错误；经过Δt＝0.4s＝2T，质点P回到初始位置，不在平衡位置，它通过的路程是8A＝40cm＝0.4m，也不是0.2m，选项D错误．答案：B1．振动图象与波动图象的比较振动图象与波动图象虽然形状相同，但所研究的对象、意义、特点等有所不同．所以，要掌握两者的区别及在某些情况下两者的相互转化.二两种图象的比较两种图象比较内容振动图象波动图象研究对象某一振动质点沿波传播方向所有质点图象意义某一质点位移随时间变化规律某时刻所有质点相对平衡位置的位移图象特点两种图象比较内容振动图象波动图象图象信息(1)周期、振幅(2)各时刻质点的位移(3)速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线对应横坐标一个周期一个波长特别提醒(1)波的图象表示波中各质点在某时刻的位移，振动图象表示某质点位移随时间的变化规律．(2)区分波的图象和振动图象关键是看横轴表示位移x还是时间t，如果是位移x则为波的图象，如果是时间t，则为振动图象．2．由t时刻波形图画t＋Δt时刻的波形图(1)平移法：先算出经Δt时间波传播的距离Δx＝v·Δt，再把波形沿波的传播方向平移Δx，当Δx＞λ，即Δx＝nλ＋x时，可采取去整(nλ)留零(x)的方法只需平移x即可．(2)特殊点法：在波形上找特殊点，如过平衡位置的点、与它相邻的波峰和波谷，判断出这些点经过Δt后的位置，画出相应的正弦曲线或余弦曲线即可，这种方法只适用Δt＝k的情况．(2014年全国卷Ⅰ)图(a)为一列简谐横波在t＝2s时的波形图．图(b)为媒质中平衡位置在x＝1.5m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x＝2m的质点．下列说法正确的是()例3题型三波动图象和振动图象的综合应用A．波速为0.5m/sB．波的传播方向向右C．0～2s时间内，P运动的路程为8cmD．0～2s时间内，P向y轴正方向运动E．当t＝7s时，P恰好回到平衡位置【思路指导】由振动图象判断t＝2s时x＝1.5m处质点的振动方向，从而确定波的传播方向，由两图